矿井综合自动化系统在煤矿的建设与应用

杨 帅

（晋煤集团赵庄煤业有限责任公司赵庄二号井，山西 长治 046608）

赵庄二号井是晋煤集团下属大型现代化矿井，矿井位于山西省长子县境内，现已安装电力监控系统、自动化排水控制系统、主副井提升系统、主扇控制系统等，但是每个系统都有相对独立的数据传输通道，浪费宝贵的通信资源，同时，进行统一协调调度较为繁琐。综合自动化系统环形网建成以后，所有独立系统均可接入工业环网，保障整个系统数据传输迅速。

随着国内的自动与信息化技术迅猛发展，自动化控制技术逐步被应用于各个生产领域。基于现代化企业管理与构建安全监控系统的需要，构建以信息化、自动化为基石的新型现代化已成为当前煤炭行业提升企业竞争力、保障矿井安全生产的必然趋势[1-4]。

1 系统建设的目标

煤炭行业综合自动化控制系统主要由生产设备控制系统、视频监控系统两部分构成。通过对现有的煤矿控制系统进行分析，迫切需要在现有的控制系统基础上，建立一个事件处置高效、通信网络稳定、数据真实可靠的信号传输与监控的综合信息化平台，依托于稳定的通讯网络，将现有的单个监控系统数据完整地有机集成起来。自动化控制系统可有效将矿井各个生产环节的设备实时信息与视频监控有机地融为一体，在地面中央控制室便可实现对全矿井的各个生产环节的监控。同时，可将最新的信息反馈给各级决策者，使决策者在地面即可随时了解井下的实际生产情况，便于实现全矿井的统一管理[5-6]。

2 矿井综合自动化系统建设情况

矿井现有井下高低压电力监控系统、泵房自动化排水控制系统、地面主副井提升系统、主扇控制系统，迫切需要与地面管理系统实现集中控制，主要建设内容如下。

2.1 矿井综合自动化控制平台

矿井综合自动化平台将把赵庄二号井各个子系统有机整合在一起，集控室将中央泵房、主副井提升机房、主扇机房的控制系统进行集中，通过光纤和交换机进行信息的交互通讯。确保矿井各个生产环节的实时信息在统一平台上进行有效集成，实现各子系统数据的深入挖掘、分析处理以及对关联业务数据的综合评估，进而实现对各生产环节的实时控制，达到“管控一体化”的目标。

图1 井上下综合自动化集中控制系统拓扑结构图

2.2 站控主单元

站控主单元的主要功能为现场数据的采集、处理、通信等，同时提供各类硬件通信设施接口，用于现场数据的采集并实时处理配电室内所有的保护装置、测控装置、智能设备的数据，形成各种信息转发表，同时向矿井远程后台控制系统、调度集控中心进行发送。

井下电力监控系统安装在井下中央变电所、各盘区变电所及各采区配电点，其主站系统硬件构成主要包括通讯服务器、数据服务器、监控工作站三大部分。能够实现远程遥测、遥信、遥控、遥调的四遥功能，在地面即可实现对井下开关设备的分合闸、设备相关参数的调整与修改，对开关设备动作状态进行实时监控，同时，故障报警与查询信息的反馈可以加快对故障点的及时处理，缩短事故影响时间。

主、副井提升机及主扇机房综合自动化系统均采用新型的PCS-9700集控站系统，其主要构成包括操作员站、以太网、交换机、UPS及PCS-9700保护测控装置等。

其配套的间隔级控制设备应当保证在无屏蔽状态下，仍具有足够的抵抗电磁干扰的能力。在整套综合自动化系统中，当其中任一设备发生故障时均不应影响系统中其他设备的正常运行。可以实现远程监控主副井提升机、主扇风机的运行情况并能对相应供电系统实现四遥功能；在集控室实时监控中央泵房设备的运行情况，通过自动、手动、联动多种方式实现远程操控主水泵运行。

2.3 后台监控系统

后台监控系统的主要功能是实现井下数据的采集、存储、实时监控，同时具有图表显示、紧急事件报警与记录、设备实时状态及参数的查询、操作控制命令的解释和下达等功能。操作界面采用简洁清晰的风格，操作简便，值班人员能够实现对井下设备的远程实时监控，在出现故障报警时能够辅助值班人员迅速做出判断。

图2 主排水在线监测画面

图3 井下电力监控系统画面

3 矿井综合自动化系统的经济效益

在建立矿井远程综合自动化控制系统后，对原有的组织管理机构及制度进行合理调整，制定与综合自动化控制系统相适应的管理制度，采用现代化管理手段，严格执行与自动化平台相对应的规定，提高工作效率和管理水平，体现综合自动化系统的经济效益，具体表现在以下两点。

3.1 节能效益分析

综合自动化系统完工后，实现对中央水泵房远程实时监控，达到削谷填峰的目的；同时与能源综合管理等手段相结合有效降低电耗，按吨煤电耗减少2kW·h计算，则每年可节约能源成本为：0.5元/kW·h×2kW·h/t×90万t=90万元。

3.2 生产效能分析

综合自动化系统能够全面量化设备运行状况，在事故未发生前，及时准确地找出隐患发生点，调度相关人员提前处理，尽可能将隐患消除在萌芽阶段。同时，提升设备隐患排查能力，按照平均每月减少事故处理影响时间6h计算，每年可节约6×12=72h。赵庄二号井2012年生产能力为90万t/a，据了解每小时约出煤l20t，每年可多出72×120=8640t原煤，按300元/t计算，每年可减少潜在损失259万元。

4 结语

赵庄二号井综合自动化控制系统投入使用后，在地面调度室通过站控主单元、后台监控系统即可实现矿井的井下高低压电力监控系统、泵房自动化排水控制系统、地面主副井提升系统、主扇控制系统与地面管理系统的集中控制，有效降低吨煤成本，提高煤炭生产效率，取得了良好的经济效益，同时，提高矿井安全生产管理水平，有效保障职工人身安全，促进了本安型矿井的建设。